自行车前叉后倾

揭秘自行车的原理为什么自行车不会倒可以用2个轮子行驶（有图有说明）

摘要: 揭秘自行车的原理，为什么自行车不会倒，可以用两个轮子很稳地前进呢，为什么自行车的速度越高车就越稳呢。自行车到底是怎么工作的，本文将揭开这个工作原理，自行车为何不能自己竖着不倒？

我们先来看看自行车的基本架构：

我们主要介绍自行车的导向系统：由车把、前叉、前轴、前轮等部件组成。乘骑者可以通过操纵车把来改变行驶方向并保持车身平衡。

自行车不倒的原因:

1: 陀螺效应

旋转的物体有保持其旋转方向（旋转轴的方向）的惯性。陀螺效应在保持自行车稳定中也许起到不可忽略的效果，但是，如果自行车单单凭借陀螺效应保持稳定，那么，初学者也应该在高速骑车时不会倒下。另一个方面看，骑独轮车的杂技演员由于车速很低，甚至车轮完全停止转动，则基本无法依靠陀螺效应保持平衡。

2:自行车本身的平衡机制

自行车本身的平衡机制，来自于前叉后倾.几乎每辆自行车的车把轴，都不是与地面完全垂直，而是后倾的。由于前轮是固定在车把的前叉上，因此叫前叉后倾。前倾叉后，使车辆转弯时产生的离心力所形成的力矩方向，与车轮偏转方向相反，迫使车轮偏转后自动恢复到原来的中间位置上。这样，车子就有了自动回正的稳定性。车速越快，所造成的恢复力矩越大，骑车人就越感到稳定。而且车子前叉越后倾，车子越稳定.

附:自行车的”前叉后倾”

如下图所示，自行车前轮的转向是由“前叉”控制的。也就是说，前叉操纵前轮转弯时，前轮的转动是以前叉所在的直径为转轴的。（图中红色直径）当干扰力矩使车向左倾斜，前轮也将随之向左转弯。这时，在前轮与地面的接触点A

处必将产生一个向右的运动趋势，因而地面也就必将产生一个向左的摩擦力，这个摩擦力有两个作用。一是它对前后轮中心连线所形成的力矩，反抗车身向左的倾斜；二是它对前叉轴线形成的力矩迫使前轮恢复到原来的方向。

行进中，车轮的运动可以分解为绕轴的转动和随整车前进的“平动”.如左图所示，车轮绕轴逆时针转动，当外界干扰力矩使车轮向左发生一定的偏倒时，车轮到底怎样运动呢?

我们来考察车轮最上面一点A的运动状态。车轮的偏转，使它产生了一个垂直于旋转平面的轴向速度；由于车轮的转动，它还具有位于旋转面内的圆周切向速度；该点的实际速度是这两个速度的矢量和。轮子的转速越大，其合速度越靠近旋转平面，车轮也就越稳定。这个合速度显然缓解了车轮的倾倒.一般情况下，圆周切线速度都比使车倾倒的轴向速度大得很多，因而车轮的高速转动能有效地抵御干扰力矩的作用。

3:人在维持自行车不倒中的作用

自行车的平衡还来自于骑车人腰部的肌肉。骑车的身体可以形成自动的条件反射，当自行车稍微倾斜倒下时，人的身体会感受到，腰部肌肉会自动动作，把身体拉向另一侧，形成的反向力矩促使车身抬起.

1.让车轮转动，使之具备“陀螺效应”，从而给自行车奠定了不易倾倒的力学基础；

2.由于在某一转速下，车轮抗干扰的能力是有限的,骑车人还能通过控制自行车姿态或调节本身姿态，使干扰始终维持在临界值之内；

3.调节自行车，使之具有更好的稳定性，如加大车轮转速，适当改变车的方向等；

4.调节整体姿态，以抵消干扰。如因地面或侧风使车始终向一边倾斜，而行车路线又不允许转弯时，则需调整姿态，抵消干扰，保持车的不倒状态。

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